有关碳纳米管复合材料的探讨(doc 9页)
碳纳米管在复合材料中的应用研究
碳纳米管在复合材料中的应用研究嘿，咱今天就来聊聊碳纳米管在复合材料里的那些事儿！先来说说什么是碳纳米管吧。
这东西啊，就像是一根根特别特别细的小管子，但是它们可厉害啦！直径极小，只有几个到几十个纳米，长度却能达到微米甚至毫米级别。
想象一下，这就好像是微观世界里的超级纤维！我记得有一次在实验室里，我和同事们正在研究一种新型的复合材料。
我们把碳纳米管小心翼翼地添加进去，那感觉就像是在给一道美味的菜肴添加特别的调料。
当时，大家都屏气凝神，眼睛紧紧盯着实验仪器，期待着会有神奇的变化出现。
碳纳米管在复合材料中的应用那可真是广泛。
比如说在航空航天领域，它能让飞机和航天器的材料变得更轻更强。
以前的材料可能比较重，还不够结实，但是加入了碳纳米管之后，就像是给这些材料打了“强心针”，强度大幅提升，重量却减轻了不少。
这意味着飞机能飞得更远，航天器能更轻松地探索宇宙。
在汽车制造中，碳纳米管也大显身手。
它可以让汽车的车身更坚固，碰撞的时候能更好地保护乘客的安全。
而且还能减轻车身重量，让汽车更省油。
这对于咱们开车的人来说，可真是个好消息！再看看电子领域，碳纳米管能提高电子产品的性能。
比如说让手机电池充电更快、续航更久，让电脑的运行速度更快。
这可太棒了，谁不想自己的手机和电脑更厉害呢？还有能源领域，碳纳米管能用于制造更高效的太阳能电池板和储能设备。
想象一下，以后家里的太阳能板能吸收更多的阳光转化为电能，我们的电费就能大大降低啦！不过，碳纳米管的应用也不是一帆风顺的。
在实际操作中，我们也遇到了不少难题。
比如说，怎么把碳纳米管均匀地分散在复合材料中，这可不容易。
有时候它们就像调皮的小孩子，聚在一起不肯分开。
还有，碳纳米管的生产成本目前还比较高，这也限制了它的大规模应用。
但是，咱们可不能被这些困难吓倒。
科学家们一直在努力研究，想办法解决这些问题。
我相信，在不久的将来，碳纳米管在复合材料中的应用会更加广泛，给我们的生活带来更多的惊喜和便利。
碳纳米管复合材料制备及其力学性能研究
碳纳米管复合材料制备及其力学性能研究碳纳米管是一种纤维状碳材料，具有优异的力学、导电、导热等性能，因此被广泛应用于高性能复合材料的制备领域。
在碳纳米管复合材料制备中，旨在利用碳纳米管的优异性能，提高复合材料的力学性能、导电性能、导热性能等，进一步推动碳纳米管复合材料在实际应用中的推广和应用。
一、碳纳米管的制备碳纳米管是由碳原子组成的纤维状材料，主要有单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种类型。
其制备方法主要包括化学气相沉积、物理气相沉积、化学液相沉积、火热法、电化学剥离等多种方法。
其中，化学气相沉积是制备高质量碳纳米管的主要方法之一。
在化学气相沉积法中，通过碳源、催化剂的作用，使得碳纳米管在高温下通过化学反应得以生成。
利用物理气相沉积法可以在金属催化剂表面使用激光或电弧使金属表面碳化而形成碳纳米管。
化学液相沉积法是使用碳源和催化剂，利用溶液中的化学反应生成碳纳米管。
火热法是在纯碳材料中加入催化剂，在高温下生成碳纳米管。
电化学剥离法是在单晶硅表面制备碳纳米管，通过电解法将碳纳米管从Si表面剥离下来。
以上几种方法均具有优异的碳纳米管制备效果，可以根据需要选择适合的方法进行制备。
二、碳纳米管复合材料的制备碳纳米管可以通过化学、物理等方法与基体材料进行复合。
在复合材料制备中，需要选择合适的基体材料、合适的复合方法和工艺，以尽可能的发挥碳纳米管的优异性能。
目前常用的碳纳米管复合材料制备方法包括溶液法、热压法、真空吸附法、浸渍法、喷涂法等。
溶液法是指将碳纳米管分散在溶液中，并将基体材料浸泡在溶液中，待溶液中涂层均匀后，通过烘干等方法将其干燥，制备出碳纳米管复合材料。
热压法是指将碳纳米管与基体材料一起放置在高温高压环境中，通过高温高压的压力使其进行复合。
真空吸附法是指将碳纳米管放置在真空环境中，利用基体材料的相互吸引进行复合。
浸渍法是将碳纳米管溶解在溶剂中，将基体材料浸泡在溶剂中，再将其干燥反复多次制备出复合材料。
喷涂法是将碳纳米管喷洒在基体材料表面，形成一层薄膜覆盖在基体材料上，实现碳纳米管和基体材料的复合。
碳纳米管复合材料的制备与力学性能研究
碳纳米管复合材料的制备与力学性能研究近年来，随着科学技术的发展，碳纳米管复合材料变得越来越受到人们的关注。
碳纳米管是一种由碳原子构成的管状材料，具有很高的强度和韧性。
复合材料的制备可以将其与其他材料相结合，可以提高其强度和性能。
因此，研究碳纳米管复合材料的制备和力学性能非常有意义。
1.碳纳米管的制备碳纳米管是一种单层或多层的管状材料，其直径通常在几纳米到几十纳米之间，长度可达数微米或更长。
碳纳米管可以采用化学气相沉积、化学气相输运、放电等方法来制备。
虽然碳纳米管制备技术不断发展，但其制备成本较高，制备过程中的有害物质也有一定的影响。
2.碳纳米管复合材料的制备制备碳纳米管复合材料通常是将碳纳米管与其他材料（如聚合物、金属、陶瓷、玻璃等）相结合，形成一种新的材料。
复合材料制备通常分为两种方法：一种是先制备碳纳米管，然后将其与其他材料一起制备，形成复合材料；另一种方法是将碳纳米管和其他材料一起制备，形成复合材料。
2.1 共沉淀法一种常见的制备碳纳米管复合材料的方法是共沉淀法。
在这种方法中，需要将碳纳米管悬浮于溶液中，然后与其他溶液中的物质共沉淀。
共沉淀可以用化学气相沉积、化学气相输运或放电等方法来制备。
在共沉淀过程中，需要控制沉淀速率和混合物成分，以确保复合材料的均匀性和稳定性。
2.2 数字光学制造技术另一种方法是利用数字光学制造技术制备碳纳米管复合材料。
数字光学制造技术是一种通过计算机图形化处理和激光技术来进行制造的方法，可以制造极为精细的复合材料。
该技术可以使用聚合物或其他材料来固定碳纳米管，并使其分散在材料中。
使用数字光学制造技术可以控制复合材料的形状和大小。
3.碳纳米管复合材料的力学性能与单独的碳纳米管相比，碳纳米管复合材料具有更高的强度和韧性。
这是因为复合材料可以将碳纳米管等材料与其他材料相结合，从而提高其力学性能。
碳纳米管复合材料的力学性能受到复合材料中碳纳米管含量、分布方式、结构等多种因素的影响。
碳纳米管复合材料的制备与性能研究
碳纳米管复合材料的制备与性能研究碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是一种具有高度结构化特性和优异性能的纳米材料。
碳纳米管与许多材料相结合，形成碳纳米管复合材料，其独特性质为科学家和工程师提供了极大的创新潜力。
本文将探讨碳纳米管复合材料的制备方法以及其在不同领域的性能研究。
第一部分：碳纳米管的制备方法目前，碳纳米管的制备方法包括化学气相沉积、物理气相沉积和电化学沉积等多种技术。
其中，化学气相沉积是最常用的方法之一。
该方法通过在高温中使用合适的催化剂，将碳源气体分解成碳原子，并在催化剂表面上生长出碳纳米管。
物理气相沉积则是利用高能电子束或激光进行碳原子热解，形成碳纳米管。
电化学沉积则是通过在电解液中施加电压，将碳源电离并在电极上生长碳纳米管。
以上这些制备方法各有优缺点，科学家和研究者根据具体需求选择适合的方法。
第二部分：碳纳米管复合材料的应用及性能研究碳纳米管复合材料因其良好的机械、电学和热学性能，在各个领域得到广泛应用。
在材料领域，碳纳米管复合材料被用于制作超高强度和低密度的复合材料，可应用于喷气发动机叶片、航空航天结构件以及电池等领域，以提升材料性能和延长使用寿命。
在能源领域，碳纳米管被应用于储能设备，如锂离子电池和超级电容器，其高电导性和大比表面积可提高电池储能和释放效率。
此外，碳纳米管复合材料还被广泛应用于传感器和电子器件制造领域。
碳纳米管作为电极材料，可用于制作高灵敏度的传感器，如气体传感器和生物传感器。
碳纳米管复合材料还可以提高柔性电子器件的性能，并为未来柔性电子产品的发展提供了新的可能性。
第三部分：碳纳米管复合材料的性能改善研究为了进一步改善碳纳米管复合材料的性能，科学家们开展了大量的研究工作。
一方面，他们通过改变碳纳米管的结构和掺杂其他纳米材料，以增强其导电性、机械强度和热稳定性。
例如，氧化铝、二氧化硅等纳米颗粒的添加可以增加纳米管复合材料的强度。
另一方面，他们还研究了不同制备工艺对碳纳米管复合材料性能的影响，如控制碳纳米管的取向和合适的界面化学处理等。
碳纳米管复合材料及其电化学性质研究
碳纳米管复合材料及其电化学性质研究近年来，碳纳米管复合材料越来越受到科学家们的重视，因为它们不仅具有碳纳米管的优异性能，还具有其他材料的优点，可以大大拓展应用领域。
本文将对碳纳米管复合材料及其电化学性质进行研究。
一、碳纳米管的优异性能碳纳米管是由一个或数个同心土的碳纳米管壳组成的管状碳纳米材料，它具有以下几个优异的性能：1、高强度碳纳米管的机械强度可以达到250GPa，是钢铁的六倍以上，是最强硬、最坚韧的纳米材料之一。
2、高导电性碳纳米管的导电性比铜还要好，电流密度高达10^9A/cm2，可用于制造高性能电池、超级电容器等电子学元件。
3、高热导性碳纳米管的热导率在常温下可达到3000W/mK，是铜的三倍以上，它可以用于制造高性能散热器。
4、高比表面积碳纳米管的比表面积非常高，达到1000平方米每克，它可以用于制造高催化活性的催化剂、高效吸附剂等。
二、碳纳米管复合材料的制备碳纳米管复合材料是通过将碳纳米管与其他材料进行复合制备而成，这种材料可以将各种不同的性能优点进行组合，并进一步拓展其应用领域，常用的复合材料包括：1、碳纳米管/金属复合材料这种复合材料可以将碳纳米管的高强度与金属的导电性、热导性相结合，可用于制造高强度、高导电性的电子学元器件。
2、碳纳米管/高分子复合材料这种复合材料可以将碳纳米管的高比表面积与高分子的柔性、可加工性相结合，可用于制造高效催化剂、柔性电子学元器件等。
3、碳纳米管/陶瓷复合材料这种复合材料可以将碳纳米管的高强度和高温稳定性与陶瓷的高硬度、高耐磨性相结合，可用于制造高强度、高耐磨的机械部件。
三、碳纳米管复合材料的电化学性质碳纳米管复合材料的电化学性质是指其在电化学过程中的表现，包括电化学容量、电化学反应速率等指标。
1、电化学容量碳纳米管复合材料通常具有高的电化学容量，这是由于碳纳米管的高比表面积和高催化活性所致。
通过调节碳纳米管的表面化学性质和复合材料的结构，可以进一步提高其电化学容量。
碳纳米管复合材料的制备及其应用研究
碳纳米管复合材料的制备及其应用研究碳纳米管（Carbon Nanotubes，CNTs）是一种纳米尺度的碳材料，具有极高的机械强度、导电性和导热性。
随着科技的不断进步，人们对碳纳米管也越来越重视。
尤其是碳纳米管复合材料，其制备及应用正在成为当今研究领域的热点之一。
一、碳纳米管的制备碳纳米管材料是以碳为主体的一种特殊纳米材料，其制备方法主要有两种：一种是基于碳分子的单壁碳纳米管生长法，另一种是基于石墨材料的多壁碳纳米管制备法。
前者利用气相淀积法或等离子体化学气相沉积法得到单壁碳纳米管；后者则是以天然石墨为原料，通过高温碳化、球磨、化学氧化、还原等一系列处理过程获得。
二、碳纳米管复合材料的制备碳纳米管复合材料是将碳纳米管作为增强材料，与其他基材料（如金属、聚合物等）进行复合而成的一种复合材料。
制备碳纳米管复合材料的方法有很多种，其主要方法包括：浸渍法、缠绕法、溶胶-凝胶法等。
其中，浸渍法是最常用的方法之一。
在该方法中，将碳纳米管与有机溶剂混合，使其均匀分散后，再浸渍到基材料中，放置一段时间即可形成，具有很强的增强效果。
三、碳纳米管复合材料的应用碳纳米管复合材料由于具有很好的电子传输和固体力学性能，在多个领域都有应用前景。
以下列举其中几个主要领域。
1. 材料强化由于碳纳米管的强度和硬度较高，通过将其纳米尺度的结构与其他材料复合，可以提高复合材料的力学性能。
在高端航空航天、汽车制造等领域，碳纳米管复合材料有着广泛的应用。
2. 电子器件又由于碳纳米管具有很好的导电性和导热性，复合后的复合材料也有很好的电子传输性能，可以应用于柔性电极、生物传感器等电子器件。
3. 生物医学领域生物医学领域也是碳纳米管复合材料应用的一个热点。
具有良好的生物相容性和光学性质的单壁碳纳米管，被广泛应用于药物运输、诊断及治疗方面。
综上所述，碳纳米管复合材料是一种具有非常广泛应用前景的复合材料。
再加上我国在碳纳米管领域的实力强大，我们有理由相信，碳纳米管复合材料一定会在未来的科技发展中发挥越来越大的作用。
碳纳米管增强复合材料的力学性能研究
碳纳米管增强复合材料的力学性能研究碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米材料，具有优异的力学性能和导电性。
随着科技的不断发展，研究人员越来越关注如何利用碳纳米管来增强复合材料的力学性能。
在本文中，我们将探讨碳纳米管增强复合材料的力学性能研究。
首先，我们需要了解碳纳米管的特性以及其对力学性能的影响。
碳纳米管具有轻质、高强度和高刚度的特点，使其成为一种理想的增强材料。
当碳纳米管嵌入在复合材料基体中时，可以显著提高复合材料的强度和刚度。
此外，碳纳米管还具有良好的导电性，使得碳纳米管增强复合材料在电子器件等领域具有广泛的应用前景。
然而，为了更好地利用碳纳米管的增强效果，我们需要深入研究其与复合材料基体的相互作用机制。
近年来的研究表明，碳纳米管与复合材料基体之间的力学耦合效应是影响复合材料力学性能的重要因素之一。
因此，研究人员通过模拟和实验的方法，对碳纳米管增强复合材料进行力学行为的研究。
在模拟方面，研究人员通常利用分子动力学模拟、有限元分析等方法，对碳纳米管增强复合材料的力学性能进行预测和优化。
通过这些模拟方法，研究人员能够探究碳纳米管与复合材料基体之间的相互作用机制，了解复合材料在不同力学加载下的响应行为，并提出相应的改善策略。
另一方面，实验是验证模拟结果和理论分析的重要手段。
通过制备碳纳米管增强复合材料样品，并进行力学性能测试，研究人员可以直接观察和测量复合材料的力学行为。
例如，拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等可以评估复合材料的强度、刚度和韧性等性能指标。
同时，扫描电子显微镜、透射电子显微镜等技术可以观察和分析复合材料中碳纳米管的分散状态和界面结构。
除了研究碳纳米管与复合材料基体之间的相互作用机制，我们还需要考虑制备工艺对复合材料力学性能的影响。
研究人员通过改变碳纳米管的添加方法、复合材料基体的制备过程等控制变量，来研究制备工艺对复合材料力学性能的影响。
例如，通过调整碳纳米管的浓度和分散剂对复合材料的性能进行优化。
碳纳米管增强复合材料的力学性能研究
碳纳米管增强复合材料的力学性能研究近年来，随着科技的不断发展，碳纳米管（Carbon Nanotubes, CNTs）作为一种新型纳米材料，引起了广泛的关注和研究。
碳纳米管具有轻质、高强度、高导电性等优异的性能，被认为是一种理想的增强材料。
在复合材料中加入碳纳米管可以显著提高材料的力学性能，因此在工程领域具有广泛的应用潜力。
首先，碳纳米管的高强度使其成为一种理想的增强材料。
碳纳米管的强度远远超过传统的增强材料，如玻璃纤维和碳纤维。
研究表明，碳纳米管的强度可以达到200 GPa，是钢铁的几倍。
因此，将碳纳米管引入复合材料中，可以显著提高材料的强度和刚度。
例如，在航空航天领域，使用碳纳米管增强复合材料可以减轻飞机的重量，提高飞机的燃油效率，并增加飞机的载荷能力。
其次，碳纳米管的高导电性也为复合材料的应用带来了新的可能性。
由于碳纳米管具有优异的导电性能，可以在复合材料中形成导电网络。
这种导电网络可以用于制造传感器、电子器件等。
例如，在智能结构领域，使用碳纳米管增强复合材料可以制造出具有自感应功能的结构，实现无线监测和控制。
此外，碳纳米管还可以用于制造柔性电子器件，如柔性显示屏和柔性太阳能电池等。
此外，碳纳米管还具有良好的热导性能。
研究表明，碳纳米管的热导率可以达到3000 W/mK，是铜的几十倍。
因此，将碳纳米管引入复合材料中，可以显著提高材料的热导性能。
这对于制造高效的散热材料和热管理器件具有重要意义。
例如，在电子器件领域，使用碳纳米管增强复合材料可以制造出高效的散热片，提高电子器件的散热效果，延长器件的使用寿命。
然而，碳纳米管增强复合材料的研究仍面临着一些挑战。
首先，碳纳米管在复合材料中的分散性是一个关键问题。
由于碳纳米管的表面能较高，容易出现团聚现象，导致复合材料的性能下降。
因此，研究如何有效地将碳纳米管分散在复合材料中，成为了一个热点问题。
其次，碳纳米管的制备成本较高，限制了其在工业上的应用。
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有关碳纳米管复合材料的探讨(doc 9页)有关碳纳米管复合材料的研究摘要：自从上个世纪末纳米技术的出现，纳米材料的独特性能引起人们的广泛关注。
把纳米材料与高分子材料复合，制备高性能和功能化的复合材料成为高分子材料领域的热点之一。
作为纳米材料领域之一的碳纳米管（CNTs）具有独特的物理性能，是一种具有纳米直径的管状碳纤维，它具有超强的韧性和强度以及优异的导电性能。
通过不同的复合方法可制备出增强、导电和电磁屏蔽的优异性能的材料，具有广泛的应用前景。
本论文通过不同的方法制备了不同高分子基碳纳米管复合材料，研究了CNTs在基体中分散状况和复合材料的力学、热学和导电性能，并探讨了CNTs对复合材料的结构和性能的影响。
关键词：纳米材料碳纳米管复合材料前言：由于高分子材料来源丰富、制造方便、加工容易、节省能源和投资、效益显著、品种繁多、用途广泛，因而在材料领域占有的比重越来越大。
但是随着科学技术的发展以及人们生活水平的提高，对高分子材料不断提出各种各样的新要求，使高分子材料科学的发展呈现出高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化的趋势。
而纳米技术的出现则为材料科学的发展带来革命性的变化，为高性能、功能化的材料开创了新的领域。
因而世界上许多国家把纳米材料的开发放在了特别重要的位置，并形成一股纳米复合材料的热潮[1]。
纳米材料是指平均粒径在纳米级（1-100nm）范围内的固体材料的总称。
而作为其中重要的一个部分则是聚合物/无机纳米粒子复合材料，一般是指以有机高分子聚合物为连续相与纳米粒子进行复合而得到的复合材料。
这种材料能够充分的结合高分子材料以及纳米粒子所具有的特性，大大的扩展了高分子材料的应用领域，而成为纳米材料里的研究热门。
1、纳米材料的特性1992年国际纳米材料会议对纳米材料定义如下:一相任一维的尺寸达到100nm以下的材料为纳米材料[2]。
由此可知,纳米材料的几何形状既可以是粒径小于100nm的零维纳米粉末,也可以是径向尺寸小于100nm的一维纳米纤维或二维纳米膜、三维纳米块体等。
纳米材料的材质可以是金属或非金属;相结构可以是单相或多相;原子排列可以是晶态或非晶态。
当物质进入纳米级后,其在催化、光、电、热力学等方面都出现特异化,这种现象被称为“纳米效应”。
具体表现在以下几个方面：（1）表面效应2、纳米材料在高分子复合材料中的应用纳米复合材料(nanocomposites)的概念是本世纪80年代中期才提出来的，一般来说，纳米复合材料是指显微结构中至少有一相的一维尺寸少于100nm的复合材料。
近十年来,纳米复合材料的发展非常迅速,受到了材料界和产业界的普遍关注,形成了纳米复合材料研究的热潮[5]。
目前国内外许多科学工作者都在通过高技术手段,采用纳米技术及先进的制造工艺,将纳米技术用于复合材料的制造中,以提高复合材料的性能,并取得了许多可喜的研究成果。
2.1高分子纳米复合材料的制备方法(1)插层复合插层复合法的原理以层状硅酸盐粘土-蒙脱土(MMT)插层PA6为例,插层复合法主要有两种:一是插层聚合法,即先将聚合物单体分散,与经插层剂处理的层状硅酸盐混合,然后原位聚合,利用聚合时放出的热量,使其剥离成厚约1nm、长宽均约100nm的层状硅酸盐基本单元,均匀分散在聚合物基体中,实现高分子与硅酸盐在纳米尺度上的复合,但该法只合适制备粘土型复合材料而不能广泛使用。
二是聚合物插层,即将聚合物熔体或溶液与硅酸盐混合,利用力学或热力学作用使层状硅酸盐剥离成纳米尺度的片层并均匀分散在聚合物基体中形成纳米复合材料。
其中聚合物熔融插层是聚合物在高于其软化温度下加热,在静止或剪切力作用下直接插层进入硅酸盐片层间,无需溶剂，易于工业化生产，有很大的应用前景。
(2)共混法共混法是通过溶液共混、乳液共混与溶液共混、熔融共混和机械共混等4种方式制得纳米复合材料,此法是制备纳米复合材料最简单的方法,适合各种形态的纳米粒子。
共混法将纳米粒子与材料的合成分步进行,可控制粒子状态、尺寸。
其难点是粒子的分散问题,由于纳米粒子比表面积大和比表面能极大,因此,极易发生团聚,难以保证纳米粒子在聚合物基体中的均匀分散,失去纳米粒子的特殊性质,控制粒子微区相尺寸及尺寸分布,共混前对纳米粒子的表面处理是其成败的关键。
(3)原位聚合法原位聚合法就是将经过表面处理的纳米粒子加入到单体中,混合均匀,然后在适当条件引发单体聚合,从而制得聚合物基纳米复合材料[6]。
原聚合方式有悬浮聚合、分散聚合和乳液聚合等。
Shang S.W.等[7]通过丙烯酸酯表面处理SiO2纳米粒子，然后加入到EVA单体中进行原位聚合制得EVA/SiO2复合材料。
原位聚合法在磁性高分子微球和非线性光学材料的制备中有广泛的应用。
此法操作简单,在原位填充过程中，基体只经一次聚合成型，不须加工，避免由此产生的热降解，从而保证各种性能的稳定。
(4)溶胶-凝胶法(Sol-Gel)Sol-Gel过程是将烷氧金属或金属盐等前驱物质(水溶性盐或油溶性醇盐)溶于水或有机溶剂中形成均质溶液,溶质发生水解反应形成纳米粒子并形成溶胶,缩聚形成凝胶,再经溶剂挥发或加热等方法处理制成固体样品的方法。
溶胶-凝胶法大概可分为3种情况:(1)把前驱体溶解在预形成的聚合物溶液中,在酸、碱或某些盐的催化作用下,让前驱物水解,形成半互穿网络[8];(2)把前驱物和聚合物单体溶解在溶剂中,让水解和单体聚合同时进行。
这样使一些完全不溶的聚合物靠原位生成而均匀地嵌入无机网络;(3)在上述的聚合物或单体中,可以引入能与无机组分形成化学键的基团,增加有机与无机组份之间的相互作用。
Sol-Gel法合成的纳米复合材料中有机、无机分子混合均匀,产物材料的成分能够精密控制,工艺过程温度低,材料纯度高。
该法的特点是可在温和条件下进行,两相分散均匀,通过低温化学手段在相当小的尺寸范围内能够裁剪和控制材料的显微结构,使其均匀性达到显微米级、纳米级甚至分子级水平。
陈艳[9]等采用溶胶-凝胶法制备了聚酰亚胺/SiO2纳米复合材料。
该法存在的最大问题是在凝胶干燥过程中,由于溶剂、小分子、水的挥发可能导致材料收缩脆裂,而且,有机金属氧化物交联成网状结构,不利于加工,需要经过剪裁合成预期骨架结构,故在一定范围内限制了此法的使用。
(5)自组装技术自组装技术主要包括Langmuir-buldgett膜法(即LB膜法)、逐层自组装(即LD膜法)和仿生合成等技术。
纳米复合材料的自组装技术已成为材料科学研究的前沿和热点。
LB膜法是利用具有疏水端和亲水端的两亲性分子在气-液界面的定向性质,在侧向施加一定压力的条件,形成分子的紧密定向排列的单分子膜,再通过一定的挂膜方式均匀地转移到固定载片上,制备出纳米微粒与超薄的有机膜形成的有机-无机层交替的复合材料。
用LB膜法制备的复合材料既具有纳米微粒特有的量子尺寸效应,又具有LB膜的分子层次性、膜厚可控、易于组装等优点,且通过改变NB膜的成膜材料、纳米粒子的种类及制备条件,还可改变材料的光电特性,因此,在微电子学、光电子学、非线性光学和传感器等领域有着十分广阔的应用前景[10]。
缺点是复合的基体多为分子量相对较低的有机物,膜的稳定性相对较差。
LB膜法的应用由于需要特殊的设备以及许多严格的限制条件而受到限制。
MD膜法是人们继ＬＢ膜技术后开发出的一种新的逐层自组装技术，MD膜法是以阴阳离子的静电相互作用为驱动力,采用与纳米微粒具有相反电荷的双离子或多聚离子化合物,与纳米微粒进行交替沉积生长,可制备出复合纳米微粒的有机-无机复合膜。
仿生合成是受生物矿化过程启示而发展起来的新方法,它是将无机先驱物在有机自组装体与溶液相的界面处发生化学反应,在自组装体的模板作用下,形成具有一定形状、尺寸、取向和结构的无机/有机复合体。
由于表面活性剂在溶液中可形成胶束、微乳、液晶、囊泡等自组装体,因此,往往被作为模板。
2.2聚合物基纳米复合材料的性能及应用聚合物材料如塑料、纤维、橡胶、树脂等本身由于强度较弱或功能单一限制了它的应用范围，但是经与纳米材料复合后，不但可以增强而且具有许多功能性特征，如光、电磁等。
2.2.1力学性能许多聚合物基纳米材料有优越的力学性能,纳米粒子的加入明显改善了材料的韧性和强度。
Messersmith等[11]研究表明,环氧树脂MMT纳米复合材料的机械性能有明显提高,其储能模量在玻璃化区提高60%,在橡胶化区提高450%,这在传统的微米或更大颗粒填料填充的环氧树脂是远远达不到的。
Eckcert等将按一定比例混合的微米级的铁和铜的粉末,与环氧树脂混合制成的类金刚石刀片,具有极高硬度[12]。
李同年等[13]制备聚酰胺/ＭＭＴ纳米复合材料,在MMT很少的情况下(<5wt%),该材料强度和模量均有显著提高,并且材料的冲击强度并没有向传统填充物那样下降，抗张模量和存储模量均随MMT含量增加而增加。
Pinnavia[14]等人制备了PEO/硅酸盐纳米复合材料，研究发现在玻璃化温度附近，由于纳米材料的改性，复合材料的强度和模量提高了近10倍。
2.2.2电学性能许多聚合物基纳米材料有较好的电学性能,将绝缘高聚物、导电高聚物和高聚物电解质等高聚物与绝缘体、半导体、离子导体等不同电学特性的层状无机物复合,制得的高聚物/无机物层插型纳米复合材料,具有新的电学性能,可以作电气、电子及光电产品的材料。
例如，聚苯胺和聚吡咯等电活性聚合物嵌入到层状黏土矿物中可形成的纳米聚合物基复合材料，它具有各向异性的电导性，模平面内电导性为垂直于模方向的103~105倍[15]2.2.3其他性能如聚合物复合ZnS:Cu纳米微粒,由于铜的掺杂,其光致发光峰位相对于纯ZnS微粒左移,得到具有较窄带宽的紫色光致荧光,实现了聚合物基纳米复合材料的电致发光[16]。
金属、铁氧体等纳米粒子与高聚物形成复合材料,能够吸收和衰减电磁波和声波,减少反射和散射,如将Fe2O3和Fe3O4纳米粒子与聚苯胺复合制得的铁磁性纳米复合材料在电磁隐身和声波隐身方面有重要应用[17]。
3、碳纳米管的发现及结构特点仅仅在十几年前,人们一般认为碳的同素异形体只有两种:石墨和金刚石。
1985年,英国Sussex大学的Kroto教授和美国Rice大学的Smalley教授进行合作研究,用激光轰击石墨靶以尝试用人工的方法合成一些宇宙中的长碳链分子。
在所得产物中他们意外发现了碳原子的一种新颖的排列方式,60个碳原子排列于一个截角二十面体的60个顶点,构成一个与现代足球形状完全相同的中空球,这种直径仅为0.7nm的球状分子即被称为碳60分子。
此即为碳晶体的第三种形式。
1991年,碳晶体家族的又一新成员出现了,这就是碳纳米管。
日本NEC公司基础研究实验室的Lijima教授在给《Nature》杂志的信中宣布合成了一种新的碳结构。